Квадратор

(5 ц С 06 Р 7/55 ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМ ВИДЕТЕПЬСТ(прототип). 24 первопите Бюл, Ф 18ев088,8)кое свидетельство СС 06 Г 7/552, 1980.е свидетельство СССС 06 Р 7/552, 1979 4)(5;) КВАДРА й ОР, содержащитчики, накаплходами старшихустройстваазрядные вых й и второй сч щий сумматор, в младших разрядо юля ются ы. втответственн о счетчика накапливающего с оборудоэлечемройствавого,ющего емент входом первого уммато ервыхододом матора, о т л и ч а ю щ и и тем, что, с целью сокращения вания, в него введены четыре мента НЕ, три элемента И, пр вход начальной установки ус соединен с входами сброса пе второго счетчиков и накаплив НЕ, выход которого соединенвым входом первого элементакоторого соединен со счетным счетчика, входом записи наколя и первыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с вычитающим и суммирующим входами второго счетчика соответственно, выход знакового разряда первого счетчика соединен с вторым входом третьего элемента И и входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом третьего элемента НЕ, вход которого соединен с третьим входом третьего элемента И и выходом переноса накапливающего сумматора, разрядные входы которого с первого по и-й соединены соответственно с разрядными выходами с первого по и-й (и - разрядность операндов) первого счетчика, выход переполнения которого соединен с входом четвертого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с тактовым входом устройства,вход младшего разряда накапливающесумматора соединен с шиной логической единицы устройства.5 1 О 5 20 25 ЗО Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено дляпостроения генератора видеоимпульсовокружностей телевизионного устройства отображения информации (УОИ) метеорологической радиолокационнойстанции (МРЛ) и может быть использовано при построении любых цифровыхустройств, где требуется с высокимбыстродействием и точностью генерировать Функцию2 Х (1)аргумента к , изменяющегося, например, от "1 до + 1, с помощью числоимпульсного кода И, каждый им-ипульс которого имеет вес 2 , гдеи - разрядность двоичного кода модуля аргумента Х.Известно устройство для возведения число-импульсного кода в квадрат,содержащее два триггера, два счет "чика, три элемента И, сумматор-накопитель3.Недостатком данного устройстваявляется невозможность полученияна нем функции к при линейном изменении к от -1 до +1 без дополнительной обработки устройства.Наибогее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяквадратор, содержащий три счетчика,накопитель, сумматор, элемент задержки и блок умножения промежуточного операнда на знак единичногоприращения аргумента23,Недостатками известного квадратора являются низкое быстродействиеи сложность, обусловленные недостаточно полным использованием функ -циональных возможностей счетчиков инакопителя при реализации функции(1) для линейной развертки аргументаот -до +1.Цель изобретения - сокращениеоборудования.Поставленная цель достигаетсятем, что в квадратор, содержащийпервый и второй счетчики, накапливающий сумматор, выходами старших имладших разрядов устройства являются соответственно разрядные выходывторого счетчика и накапливающегосумматора введены четыре элементаНЕ, три элемента И, причем вход начальной установки устройства соединен с входами сброса первого, второго счетчиков и накапливающего сумматора и входом первого элемента НЕ,выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен со счетным входом первого счетчика, входом записи накопителя и первыми входами второго и третьего элементов И, выходы которых соединены с вычитающим и суммируюнрм входами второго счетчика соответственно, выход знакового разряда первого счетчика соединен с вторым входом третьего элемента И и входом второго элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом второго элемента И, третий вход которого соединен с выходом третьего элемента НЕ вход которого соединен с третьим входом третьего элемента И и выходом переноса накапливающего сумматора, разрядные входы с первого по и-й которого соединены соответственно с разрядными выходами с первого по и-й (и - разрядность операндов) первого счетчика, выход переполнения которого соединен с входом четвертого элемента НЕ, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И, третий вход которого соединен с тактовым входом устройства, вход мпадшего разряда накапливающего сумматора соединен с шиной логической единицы устройстваНа чертеже приведена функциональная схема предлагаемого квадратора. Квадратор соцержит счетчики 1 и2, накапливающий сумматор 3, элементНЕ 4-7, элементы И 8, 9 и 10, выход11 начальной установки устройства,тактовый .вход 12, выход 13 переполнения счетчика 1, выход 14 инверсного значения знакового разряда ивыходы 15 остальных разрядов дополнительного кода аргумента, кодовыйвыход 16 квадратора,На входы 11 и 12 квадратора поступают импульсы начальной установкиустройства И 11 и тактовые импульсыТИ 12 (на временной оси эти импульсы расположены так, что задний фронткаждого импульса И 11 заканчиваетсяне раньше заднего фронта соответствующего импульса ТИ 12), по которымквадратор циклически генерируетфункцию (1) в процессе изменениядополнительного кода аргумента отдо +1.В процессе работы счетчик 1 вырабатывает на выходах 13, 14 и 15сигналы П 13, П 14 и код ф 15, счетИ 8 = ТИ 12. И 11.И 9 = И 8.ПЗ,П 14,(2) И 10 =И 8,ПЗ,Ч 14. Квадратор работает следующим образом.В установившемся режиме перед началом каждого цикла генерации 20 счетчик 2 и накапливающий сумматор 3 находятся в состоянии 10", а счетчик 1 - в таком состоянии, что вырабатывает код Ф 15=0, сигнал П 14=0 и сигнал П 13=1, запрещающий через элемент НЕ 5 работу элемента 8.Каждый цикл вычислений начинается с приходом импульса начальной установки И 11, по которому счетчи- З 0 ки 1, 2 и накапливающий сумматор 3 фиксируются в состояниях 0 и после окончания импульса И 11 элемент 8 согласно выражению (2) формирует в течение цикла вычислений импульсы35 И 8 ТИ 12, представляющие собой код Ю.Работа счетчика 2 накапливающего сумматора 3 организована так, что переполнение кода ф 16 не фиксируется, т.е, ф 16=0 соответствует значениям -1, О и + 1 аргумента х, что учитывается при использовании квадратора.В процессе генерации функции (1) аргумент х изменяется по коду Йх от -1 до +1 и вырабатывается в дополнительном коде счетчиком 1 и эле" ментом НЕ 6 так, что знаковый разряд этого кода определяется сигналом50а остальные разряды - разрядами кода ф 15.По импульсам выражения (2) и ко ду ф 15 квадратор функционирует так, что после окончания каждого импульса И 8 (т.е. в каждый момент з 1092 чик 2 вырабатывает код Ф 2, определяющий старшие разряды кода ф 16, накапливающий сумматор 3 вырабатывает код фз, определяющий младшие разряды кода ф 16,и формирует сигнал переполнения ПЗ, инверторы 5, 6 и вырабатывают сигналы П 5:П 13, Пб:П 14 и П 7 ЫГЗ, инвертор 4 формирует импульс И 4-И 11, а элементы 8, 9 и 10 - импульсы И 8, И 9 и И 10 согласно 10 выражениям-(И)2 - положительноейереполнейие (6) В соответствии с выражениями (2) и (5) или (2) и (6) при возникновении для Х О отрицательного (или для х) 0 положительного) переполнения генерируется импульс И 9 (или И 10), после окончания которого содержимое счетчика 2 уменьшается (или увеличивается) на 2",1 а в память накопителя 3, после окончания каждого И 8 заносится кодФЗ(С 1)= ФЗ(С)+ф 15(С) 2 2",переполнение которого учитывается уменьшением (или увеличением) содержимого счетчика 2.Описанный алгоритм (4) генерации функции (1) производится по каждому импульсу И 8 кода Их. После окончания импульса И 8, имеющего номер и+12 , счетчик 1 вырабатывает управляющий сигнал П 13:1, которым с помощью элемента НЕ 5 запрещается генерация импульсов И 8 по ТИ 12. На этом цикле воспроизведение функции 501 4времени 1 +1) на выходе 16 вырабатывается 2 п-разрядный код функции (1) согласно алгоритму.:1 щ "1 й.", С+гдеХ 2(С)= ф 16(С);х (С) - код аргумента, определяемый в момент времени Ф сигналом (3) и кодом ф 15;2 " задается сигналом логической "1" на входе младшего разряда накапливающего сумматора 3;Ф = О, 1,- точки текущего времени, отсчитываемые по импульсам И 8 кода М ,В течение каждого импульса И 8 на выходе переполнения накапливающего сумматора 3 вырабатывается сигнал ПЗ, являющийся переполнением суммирования без знаковых разрядовположительного кода Ф 3 (код ф 3-2 п имеет вес мпадшего разряда 2 и определен младшими разрядами кодаф 16) и дополнительного кода а =х2 (и. 1.В результате при 10(1) заканчивается, а следуварй циклначинается с приходом очередногоимпульса И 11.Иэ схем и описаний квадратора 23и предлагаемого квадратора следует,что их быстродействия оцениваютсявеличинамигде Г - длительность продольной засмФдержки распространениясигналов через (и+1)-разрядный сумматор;ь - длительность тактового имтипульса ТИ 12.Сравнивая величины (8) и (9), по- лучаем Технико-экономическая эффективность предлагаемого квадратора заключается в его более высоком быстродействии.В качестве базового объекта выбран квадратор Г 2 3Сравнение реализации базового и предлагаемого объектов на ИС серии 133 для о=10, показывает, что предлагаемый квадратор имеет меньший объем оборудования, чем базовый (21 по сравнению с 35 единицами корпусов типа 401, 14-3 у базового объекта).Таким образом, для построения цифровых специализированных устройств предлагаемый квадратор имеет явное преимущество перед базовым объектом, так как при меньшем объеме оборудования обладает более высоким быстродействием.